Développer des technologies haute tension de pointe est le cœur de métier de Maschinenfabrik Reinhausen (MR). Cette entreprise internationale, qui emploie près de 3 400 personnes et possède une longue tradition de plus de 150 ans, développe et fabrique également des solutions pour la production d’énergies renouvelables. Cette contribution est essentielle à la lutte contre le changement climatique. Ce n’est donc pas étonnant que MR ait souhaité rendre les bâtiments administratifs et industriels sur le site de son siège à Ratisbonne aussi économes en énergie que possible. Elle-même experte dans le domaine high-tech, l’entreprise MR a cherché une solution à la hauteur de ses propres compétences et a donc demandé à Kieback&Peter de prendre en charge un projet ambitieux : optimiser tous les systèmes de commande du chauffage et de la ventilation existants afin de maintenir le niveau de confort tout en garantissant des réductions significatives, durables et avant tout mesurables de la consommation d’énergie des bâtiments. La quadrature du cercle, selon certains. Ce projet était-il réellement possible ?
Une solution high-tech pour un fabricant high-tech
Sur ses deux sites de Ratisbonne, en Allemagne, Maschinenfabrik Reinhausen développe et fabrique des composants complexes pour la transformation de l’énergie électrique dans le domaine de la haute tension, tels que des commutateurs de prises en charge, des régulateurs et des convertisseurs de tension. En 2020, l’entreprise a décidé d’optimiser les services de ses bâtiments administratifs et industriels sur ses sites de Reinhausen et de Haslbach à Ratisbonne afin d'atteindre une efficacité énergétique et économique maximale.Le projet prévoyait de mettre en œuvre de toutes nouvelles variables de commande pour le Chauffage, la Ventilation et la Climatisation. Ces variables devaient également permettre de réduire l’empreinte carbone de l’entreprise afin de lutter contre le changement climatique. Kieback&Peter ayant déjà travaillé avec MR pendant de nombreuses années et mis en œuvre ses systèmes d’automatisation des bâtiments existants, les experts en haute tension ont demandé au bureau de Ratisbonne de trouver la solution idéale qui leur permettrait d’atteindre leur objectif ambitieux en matière d'économie d'énergie. "C'était un défi vraiment passionnant en termes d'économie d'énergie", résume Wolfgang Tux, ingénieur commercial au sein de l’agence de Ratisbonne de Kieback&Peter. Il était chargé de veiller à ce que les exigences du client soient satisfaites dans leur intégralité et dans les délais impartis.
Autant que nécessaire, aussi peu que possible
Le plus grand défi pour les experts expérimentés en automatisation était d’optimiser les systèmes de commande de l'usine, qui fonctionnaient déjà correctement, de façon à garantir des économies substancielles et mesurables sans compromis en termes de confort. Pour y parvenir, l’équipe a développé la solution idéale : MPC 2.0, une intelligence artificielle qui assure la commande prédictive du chauffage et de la ventilation de façon précise et adaptée à tout moment à la demande des utilisateurs. En restant fidèle à la devise : autant que nécessaire, aussi peu que possible.
L’algorithme connaît l’avenir
Dans quelle mesure l’intelligence artificielle permet-elle de faire des économies d’énergie ? Wolfgang Tux explique la situation : « Nous avons développé un algorithme logiciel personnalisé pour le projet MR, que nous avons intégré au système d’automatisation des bâtiments existants. » Dans un premier temps, l’intelligence artificielle a étudié le comportement des bâtiments en enregistrant et en traitant l’ensemble des états de fonctionnement, ainsi que leurs influences respectives, que ce soit les influences internes, telles que la fréquence d’occupation par les employés et les charges thermiques, ou les influences externes, comme la météo et la période de l’année. À partir de là, l’intelligence artificielle a développé une image numérique auto-apprenante du bâtiment, connue sous le nom de "jumeau numérique". Ainsi, l'IA a "appris" le comportement du bâtiment en matière de chauffage en fonction des conditions météorologiques actuelles et, après une certaine courbe d'apprentissage, elle a été en mesure de prédire de manière fiable la demande d'énergie à venir et d'activer ainsi les systèmes de contrôle prédictif.
MPC 2.0 détecte le niveau futur de la demande en chauffage
Les premiers essais du nouveau système d'IA ont déjà été couronnés de succès : étant donné que la solution MPC 2.0 était en réalité capable de prévoir précisément le comportement des bâtiments, peu de modifications ont dû être apportées. « Les seuls problèmes que nous avons rencontrés au démarrage ont concerné les régulateurs de débit d’air qui ont essayé d’intervenir d’une façon contraire à l’IA. Nous avons été en mesure de résoudre rapidement ce problème en affinant la programmation. » Depuis août 2021, l’IA contrôle le Chauffage, la Ventilation et la Climatisation de plusieurs zones sur le site de Maschinenfabrik Reinhausen à Ratisbonne avec le niveau d’efficacité souhaité. Par exemple, sur la base des valeurs « lundi matin », « température nocturne », « saison » et « prévision météorologique »; le dispositif est capable de calculer à l’avance la puissance que les systèmes de ventilation doivent fournir pour garantir le confort souhaité dans les différents zones du bâtiment.
Des économies mesurables à hauteur de 35 % clairement visualisées sur le tableau de bord
L’une des principales exigences du projet était de veiller à ce que les économies garanties par le système de commande MPC 2.0 soient significatives, mesurables et donc traçables. Wolfgang Tux et son équipe avaient également une solution pour cela : « Nous avons intégré un tableau de bord virtuel dans le système central de Gestion Technique des Bâtiments; ce qui permet à Maschinenfabrik Reinhausende visualiser à tout moment l'ensemble de la consommation et des économies d'énergie de manière claire et logique». Ce tableau de bord propose de nombreuses options d’évaluation et de visualisation. Il montre surtout que le projet a atteint son objectif clé : avec l’aide de l’intelligence artificielle, Maschinenfabrik Reinhausen est désormais en mesure d’économiser jusqu’à 35 % de son énergie primaire et de réduire de façon significative son empreinte carbone, tout en maintenant le même niveau de confort. Tout cela grâce à la technologie couplée à l’intelligence artificielle de Kieback&Peter.
